第二部分植物纤维化学部分成分

第二部分植物纤维化学部分成分第1页，共128页，2023年，2月20日，星期一植物纤维化学与制浆造纸的关系问题1：造纸用的主要原料是什么？问题2：造纸主要原料的主要成分？问题3：纸是如何造出来的？1、纤维分离：化学法、机械法、化学机械法2、重新交织结合成纸有必要了解纤维原料的形态、成分！第2页，共128页，2023年，2月20日，星期一植物纤维化学研究的内容植物纤维

研究植物纤维原料的生物结构及其所含各组分，特别是纤维素、木素和半纤维素三种主要组分的化学组成、化学结构、物理和化学性质。哪些纤维属于植物纤维？哪些植物中含有较多纤维？第3页，共128页，2023年，2月20日，星期一第一章植物纤维原料化学成分及其与制浆造纸的关系第4页，共128页，2023年，2月20日，星期一主要内容：造纸植物纤维原料的分类及其代表性植物植物纤维原料的化学成分及与制浆造纸生产的关系纤维原料的生物结构及细胞形态纤维形态参数及其与纸浆（张）性质的关系纤维细胞壁的微细结构第5页，共128页，2023年，2月20日，星期一第一节造纸植物纤维原料的分类及其代表性植物第6页，共128页，2023年，2月20日，星期一一、木材纤维原料

1、针叶材（needleleavedwood/softwood）云杉、冷杉、马尾松、落叶松、湿地松、火炬松等。

2、阔叶材（leafwood/hardwood）杨木、桦木、桉木、榉木、楹木、相思木等。第7页，共128页，2023年，2月20日，星期一针叶木（软木softwood）：云杉、冷杉、铁杉、落叶松、红松、马尾松……。

云杉

冷杉第8页，共128页，2023年，2月20日，星期一马尾松落叶松第9页，共128页，2023年，2月20日，星期一阔叶木（硬木）：白杨、桦木、桉木、榉木、楹木、相思木等桉树桦树白杨第10页，共128页，2023年，2月20日，星期一二、非木材原料1、禾本科纤维原料稻麦草、荻苇、芒秆、蔗渣、高粱杆、麻秆、玉米秆、芦竹、毛竹、慈竹、白夹竹、楠竹、斑竹等。注意竹子是禾本科纤维原料第11页，共128页，2023年，2月20日，星期一第12页，共128页，2023年，2月20日，星期一第13页，共128页，2023年，2月20日，星期一2、韧皮纤维原料

树皮类：桑皮、构皮、棉杆皮、檀皮、雁皮、棉杆皮麻类：红麻、大麻、黄麻、青麻、亚麻、苎麻等桑树亚麻构树棉秆皮第14页，共128页，2023年，2月20日，星期一3、籽毛类纤维原料棉花、棉短绒及棉质破布等。4、叶部纤维原料龙须草、甘蔗叶、香蕉叶、龙舌兰麻等。棉花甘蔗叶香蕉叶棉杆半木材纤维原料第15页，共128页，2023年，2月20日，星期一第二节植物纤维原料的化学组成利用原料、制定生产工艺条件的基本依据与产品的产量和质量有密切关系影响生产过程及综合利用等方面第16页，共128页，2023年，2月20日，星期一造纸植物纤维原料的化学组成造纸植物纤维原料少量组分细胞壁的主要组分有机物无机物木素碳水化合物

有机溶剂抽出物纤维素半纤维素第17页，共128页，2023年，2月20日，星期一第18页，共128页，2023年，2月20日，星期一一、主要化学组成第19页，共128页，2023年，2月20日，星期一常用三类原料的主要化学成分比较

项目单位软木硬木禾本科纤维素

％454542半纤维素

％263440

其中：

葡萄糖-甘露糖％1650

木糖％92533木素％292117第20页，共128页，2023年，2月20日，星期一1.纤维素

纤维素结构：

是由β、D—葡萄糖基通过1，4-苷键连接而成的线状高分子化合物。纤维素是不溶于水的均一聚糖。第21页，共128页，2023年，2月20日，星期一

聚合度：

纤维素分子中的β,D－葡萄糖基含量（数目）即为纤维素分子的聚合度（DP）。天然状态下，木材的纤维素分子链长度约为5000nm，相应的平均聚合度约为10000；棉花纤维素的聚合度稍高，15000左右；草类纤维素的平均聚合度稍低。化学制浆时，经过蒸煮、漂白，纤维素的聚合度受到化学药剂的作用而下降。

原料的纤维素含量高低，是评价原料的制浆造纸价值的基本依据。第22页，共128页，2023年，2月20日，星期一2.半纤维素

半纤维素是由多种糖基、糖醛酸基所组成，分子中常带有支链，是一群复合聚糖的总称。常见的糖基有木糖基、葡萄糖基、甘露糖基、半乳糖基、阿拉伯糖基、鼠李糖基等。糖醛酸基（半乳糖醛酸基、葡萄糖醛酸基等）。乙酰基结构：非纤维素的碳水化合物。第23页，共128页，2023年，2月20日，星期一

（1）半纤维素不是均一聚糖；（2）分子中带有支链，不是线状分子；（3）不是一种物质，是一类物质。注意第24页，共128页，2023年，2月20日，星期一半纤维素的特点：

①是无定形物质，填充在纤维之间和微细纤维之间；②聚合度较低；③容易吸水润胀。半纤维素与制浆造纸的关系：

由于半纤维素容易吸水润胀，所以对于一般造纸用浆来说，保留一定量的半纤维素，有利于打浆，节省打浆动力消耗，提高纸页的结合强度，故在符合纸张质量的条件下，应尽量多保留半纤维素，以提高得率，降低成本。第25页，共128页，2023年，2月20日，星期一定义：木素是由苯基丙烷结构单元（即C6-C3单元）通过醚键、碳-碳键联接而成的具有三维空间结构的芳香族高分子化合物。是具有共同性质的一类物质的总称。木素含量：针叶材>阔叶材>禾本科>棉花。3.木素第26页，共128页，2023年，2月20日，星期一苯基丙烷结构单元

木素是填充在胞间层及微细纤维之间的“填充剂”和“粘合剂”。GSH第27页，共128页，2023年，2月20日，星期一木素与制浆造纸的关系1、木素原料及纸浆的颜色的主要来源。2、木素含量是制定蒸煮及漂白工艺条件的重要依据，决定着化学制浆的难易及化学药品的用量。例如：禾本科原料木素含量低，容易蒸煮，而木材原料较难蒸煮。

3、木素对纸张的不透明度有利。第28页，共128页，2023年，2月20日，星期一与纤维素有关的几个概念1、综纤维素氯化法、亚氯酸钠法、二氧化氯法、过醋酸法2、克－贝纤维素3、硝酸－乙醇纤维素4、α-纤维素、β-纤维素、γ-纤维素、工业半纤维素第29页，共128页，2023年，2月20日，星期一1、综纤维素：（Holo－cellulose）（总纤维素或全纤维素）

指造纸植物纤维原料除去抽出物和木素后留下的部分，即纤维素与半纤维素之和。综纤维素制备四法:(先抽提，再除去木素)⑴氯化法(1937年)⑵亚氯酸纳法（1942年）

⑶二氧化氯法（1921年)⑷过醋酸法第30页，共128页，2023年，2月20日，星期一

2、克-贝纤维素(C.B纤维素)

3、硝酸－乙醇纤维素说明：

a.同一原料不同方法所获得的纤维素比较：综纤维素>克贝纤维素>硝酸-乙醇纤维素

（含0.1-0.3%木素，（纤维素发生水解降半纤维素亦有溶出）大部分半纤维素水解）

b.制备纤维素时，除了给出量值外还必须给出分离方法。第31页，共128页，2023年，2月20日，星期一4、α-纤维素、β-纤维素、γ-纤维素、工业半纤维素α-纤维素：纤维素及抗碱的半纤维素综纤维素或漂白化学浆不溶于碱的部分醋酸中和后沉淀的部分醋酸中和后不沉淀的部分β-纤维素：高度降解的纤维素及半纤维素γ-纤维素：全为半纤维素溶于碱的部分工业半纤维素说明：工业半纤维素中含有残留的天然半纤维素和制浆过程中纤维素的降解产物。+第32页，共128页，2023年，2月20日，星期一二、少量成分及其对制浆造纸生产的影响（1）抽出物

抽提剂：水、碱、丙酮、乙醚、乙醇、苯-醇混合液等。

抽出物：无机盐、糖类、植物碱、单宁、色素、淀粉、果胶质、脂肪、脂肪酸、树脂、树脂酸、酚类物质、蜡、香精油等。第33页，共128页，2023年，2月20日，星期一水抽出物

无机盐类、糖、植物碱、单宁、色素、多糖类物质（树胶、粘液、淀粉、果胶质）。碱

除溶出能被水溶出的物质外，还可以溶出部分木素、聚戊糖、树脂酸、糖醛酸等。乙醚抽出物

脂肪、脂肪酸、树脂、蜡及不挥发的碳氢化合物。但乙醚沸点低，易挥发、散失，蒸发时易发生爆炸。

第34页，共128页，2023年，2月20日，星期一苯

溶解树脂、蜡、脂肪及香精油的能力甚强，但对含水试样渗透性差。

乙醇

对蜡、脂肪的溶解能力较低，但能与水相混溶，能溶解单宁、色素、部分碳水化合物和微量木素。苯-醇混合液

能溶解乙醚溶解的全部物质，果胶质、单宁、色素等也可溶解。第35页，共128页，2023年，2月20日，星期一（2）不同原料的有机溶剂抽出物1、针叶材的抽出物

松香酸、萜烯类化合物、脂肪酸及不皂化物等。2、阔叶材的抽出物含量少：脂肪酸、中性物等，一般在1%以下。3、禾本科原料抽出物

比木材的更低：蜡质、高级脂肪酸、高级醇第36页，共128页，2023年，2月20日，星期一有机溶剂抽出物与纸浆生产、

木材加工的关系抽出物对纸浆生产的影响

1、制浆过程中，抽出物含量高会阻碍药液的浸透；

2、碱法制浆中，抽出物中的酸与碱反应生成皂；部分抽出物的存在有助于提高脱木素速率。

3、在酸法制浆过程中，抽出物被加热、软化成油状物，漂浮在浆水体系中，粘附在浆池壁、管道内壁、毛毯等地方，给生产带来不良影响，造成“树脂障碍”。

4、抽出物使浆难于漂白，漂剂消耗增加，既防碍漂浆白度的提高又助长返黄。第37页，共128页，2023年，2月20日，星期一树脂第38页，共128页，2023年，2月20日，星期一“树脂障碍”：

酸法制浆时，抽出物被加热软化成油状物，漂浮在浆水体系中，容易在制浆造纸的过程中，粘附到浆池壁、管道内壁、流浆箱、毛毯、烘缸、铜网、纸张上，给生产过程及纸浆质量带来一系列不良的影响，称为“树脂障碍”。第39页，共128页，2023年，2月20日，星期一松木含有大量的树脂树脂引起的纸病树脂在吸水箱上的沉积树脂沉积在烘干表面生产过程的树脂障碍第40页，共128页，2023年，2月20日，星期一1、概念

把原料样品在105℃左右干燥后，在750℃左右的高温炉中处理，C、H、O、S等以气态化合物形式散失，剩下即为灰分。

2、木材、非木材灰分比较

木材 非木材灰分成分CaO、K2O、MgO SiO2含量 <1% >2%(竹1%，稻草10～15%)（3）灰分第41页，共128页，2023年，2月20日，星期一说明：a、大多数木材原料灰分为0.3－0.5％，禾本科原料的灰分多数在2－5％；b、原料不同、位置不同、年龄不同，灰分含量以及灰分中各种元素的比例不同，与植物生长环境也有关系；c、原料中灰分是呈氧化物状态的矿物质元素。第42页，共128页，2023年，2月20日，星期一

对纸浆的影响：

a、灰分对普通化学浆的质量没有什么影响，只对生产人造丝浆和电容器纸产生不良影响。对碱回收的影响：

b、硅干扰：原料中的硅，在碱法制浆过程中形成Na2SiO3，溶于黑液中，造成黑液粘度升高，洗浆时黑液提取率降低，给黑液的蒸发、燃烧、苛化、白泥回收等过程带来麻烦。蒸发时造成结垢；燃烧时由于Na2SiO3熔点高，造成Na2CO3挥发，引起碱的损失；苛化时造成澄清困难。故草浆黑液碱回收受到制约。（了解）对漂白的影响：

c、Cu、Fe、Mn在过氧化氢、氧气、臭氧漂白时分解漂白剂、降解碳水化合物，降低漂白效果。

d、适量Ca、Mg离子稳定漂白剂，保护碳水化合物；但过量又会使木素稳定，降低纸浆白度。灰分对制浆造纸的影响第43页，共128页，2023年，2月20日，星期一1、水溶性:a、部分水溶——羧基被中和成盐

b、不溶性的——多价金属离子作用，网状结构（4）果胶质第44页，共128页，2023年，2月20日，星期一2、性质：

支链特性、－OCH3数量、聚合度（DP）

3、粘度：

DP——粘度

4、位置：

主要存在于胞间层，是细胞间的粘结物质。也存在于细胞壁中，特别是初生壁中。

5、含量：

韧皮纤维中果胶质的含量较高

木材和草类原料中果胶质含量较少第45页，共128页，2023年，2月20日，星期一常用造纸植物纤维原料比较

针叶木阔叶木禾本科纤维素高次之最少半纤维素低次之最高木素含量高次之最少**除竹类外第46页，共128页，2023年，2月20日，星期一棉花及棉短绒1、含少量果胶质、蜡，灰分较少2、制浆：主要脱脂，用碱皂化脱除碱法制浆：浆料几乎100％纤维素第47页，共128页，2023年，2月20日，星期一韧皮纤维原料1、麻类：

a、纤维素含量高，>65％

b、木素含量低；（青麻、黄麻稍高）

c、果胶质含量高，制浆主要任务是脱果胶、碱法制浆。2、树皮类：桑皮

a、纤维少、木素多；

b、灰分含量高

c、果胶质含量高，碱法制浆第48页，共128页，2023年，2月20日，星期一木素含量及组成上的差异造成三种原料在生产工艺上的差异

禾本科原料：较易蒸煮、漂白，生产工艺条件需温和些；针叶材原料：较难蒸煮、漂白，生产工艺条件需强烈些；阔叶材原料：制浆、漂白难易的程度介于禾本科原料和针叶材原料之间。第49页，共128页，2023年，2月20日，星期一半纤维素含量对制浆造纸工艺、产品的产量及质量等的影响

半纤维素含量高的原料，碱法浆的得率高，纸浆易吸水润胀，成纸具有紧度高、透明度高等特点。第50页，共128页，2023年，2月20日，星期一有机溶剂抽出物的影响

其含量高时，既赋予原料特有的颜色、特殊用途及经济价值；制浆生产及工艺操作；废液回收；纸浆漂白及白度稳定性。第51页，共128页，2023年，2月20日，星期一思考题1、造纸植物纤维原料分为几类？列举出代表性植物。2、植物纤维原料中的有机溶剂抽出物对制浆造纸有何影响？3、造纸原料中的灰分对制浆造纸生产有何影响？4、纤维素、半纤维素、木素与制浆造纸的关系如何？5、什么是“树脂障碍”？6、“硅干扰”形成的原因是什么？第52页，共128页，2023年，2月20日，星期一第三节木材纤维原料的生物结构及细胞形态第53页，共128页，2023年，2月20日，星期一1.木材解剖的三个切面横切面径切面弦切面一、树木的粗视结构第54页，共128页，2023年，2月20日，星期一2.树心木材中心部位，是由树木的髓和第一年的初生木质部所组成的。细胞种类为薄壁细胞。3.树皮内皮—由活细胞组成，属韧皮部。外皮—已经死亡的木栓细胞组成。有些树皮含纤维量高，可用于制浆造纸。

第55页，共128页，2023年，2月20日，星期一

4.形成层位于韧皮部和木质部之间的细胞树木发育、生长的源泉由具有分裂机能的分生细胞组成的一个薄层，由6-8层细胞组成，其中只有一层是具有长期分生能力的原始细胞。向内分裂产生木质部细胞，向外分裂产生树皮细胞。第56页，共128页，2023年，2月20日，星期一5、木质部木质部：形成层和树心之间的部分，即树木的木材部分。年轮：

在树木茎的横切面上，木质部上具有许多同心圆环，即为生长轮。生长轮是由于形成层在一个生长周期中的周期性活动形成的。一年中只长出一个生长轮，故称年轮。第57页，共128页，2023年，2月20日，星期一春材（早材）、秋材（夏材、晚材）

春材：春、夏季，细胞分裂快，生长迅速，形成的细胞壁薄，腔大，色浅，木质疏松。

秋材：秋季，细胞分裂慢，生长慢，所形成的细胞较细长，壁厚，腔小，色深，木质紧密。纤维腔壁长度树脂含量颜色材质强度纤维硬度春材腔大壁薄较短较低色浅疏松较差柔软秋材腔小壁厚较长较高色深紧密较高硬挺第58页，共128页，2023年，2月20日，星期一晚材率＝年轮中晚材宽度／年轮总宽度对制浆造纸的影响：

晚材率低：易打浆，抗张、耐破强度高，纸质匀细，因早材壁薄、弹性好、柔软，故纤维结合力高。晚材率高：除撕裂度高外，透气度大，其它物理强度指标均不及早材。纸质挺硬，结合强度差。

早晚材的比例是造纸用材着重考虑的重要指标之一，特别是针叶木。第59页，共128页，2023年，2月20日，星期一心材、边材心材(heartwood)：

木质部中靠树心部分，被树脂、单宁等物质填充而失去生理活性，变成死细胞。作用：支撑作用特点：颜色深、树脂含量高，抗腐能力强、耐久性好、浸透性差，适用于制家具及建筑装修等行业。对制浆造纸的影响：

制浆时，药液浸透较困难，将会影响蒸煮的均匀性，降低浆的质量；酸法制浆时极易产生树脂障碍及由于浸透不均匀而产生“黑片”等问题。第60页，共128页，2023年，2月20日，星期一

边材：

木质部中靠边缘的，颜色较浅的部分，称边材。材质较软，孔道通畅，抗腐蚀性能较差，用于制浆时易于浸透、易成浆，泡沫也较少；纤维长度较大，是制浆造纸的好原料。边材是由活细胞组成的，细胞中贮存的营养分较多，故易被细菌、害虫所侵害。第61页，共128页，2023年，2月20日，星期一二、植物纤维细胞壁的构造

植物纤维的显著特征之一是具有细胞壁。细胞壁由原生质体所分泌的物质形成。根据细胞壁的形成的先后、化学组成和结构方面的不同，细胞壁可分为胞间层、初生壁和次生壁，细胞壁上还有纹孔。纹孔：植物细胞壁在次生壁增厚过程中，并不是整个细胞壁均匀增厚，其未增厚部分的细胞壁较薄，在显微镜下像个小孔，称为纹孔。了解第62页，共128页，2023年，2月20日，星期一第63页，共128页，2023年，2月20日，星期一1、胞间层（中间层，middlelamella,ML）:

细胞分裂时在两个新细胞之间形成的一层薄膜。(木素、果胶)2、初生壁（primarywall，P层）：纤维素、半纤维素等物质在胞间层的内侧沉积形成。具有柔软性和可塑性，厚度仅有0.1µm。(纤维素、半纤维素、木素)3、次生壁（secondarywall，S层）：原生质体所分泌的纤维素等产物在初生壁内侧沉积形成，厚度在5～10µm。分为外层(S1)、中层(S2)、内层(S3)。第64页，共128页，2023年，2月20日，星期一次生壁是细胞壁的主体，给植株以刚性和抗风能力。所有植物细胞都具有初生壁，但并不都具有次生壁。正常的纤维细胞的细胞壁均是由P、S1、S2、S3等层次所构成的。细胞腔：细胞壁所包围形成的空腔称为细胞腔。

瘤层（warty-layer)：部分材种的S3层内表面上存在瘤层。（如南方松和马尾松）第65页，共128页，2023年，2月20日，星期一纤维细胞壁的构造及微细结构0.1µm第66页，共128页，2023年，2月20日，星期一

细胞壁各层可分为更薄的层次，整个细胞壁实际上是由许多同心薄层组成；润胀的纤维细胞壁由几百层同心层组成，每层厚度约为10nm，层间平均间隔为3.5nm。第67页，共128页，2023年，2月20日，星期一三、针叶材的生物结构、细胞类型、含量及形态针叶木三个切面第68页，共128页，2023年，2月20日，星期一横切面：纤维细胞、纵向树脂道等的横切面，木射线的纵切面。径切面：纤维细胞、树脂道的径向切面、木射线、纹孔。弦切面：纤维细胞的纵切面；横向树脂道、大量木射线横向切面。第69页，共128页，2023年，2月20日，星期一

针叶木中的细胞最主要是管胞，有少量的木射线，一般不含导管。1、管胞（1）针叶木的主要细胞，造纸上称为针叶木纤维，占总面积的90-95%（面积法）。（2）呈纺锤状，两边呈钝圆或钝尖形，纵向生长，与木射线垂直。（3）纤维长：3-5mm宽：40μm。

管胞是针叶木输导水分的组织和唯一的支持组织。第70页，共128页，2023年，2月20日，星期一早材管胞：

壁薄，腔大，两端钝圆纹孔大而多易变形，蒸煮后呈扁平带状。

晚材管胞：

壁厚，腔小，两端尖削纹孔小而少蒸煮后大多保持柱状。早材管胞第71页，共128页，2023年，2月20日，星期一2、木射线管胞和木射线薄壁细胞

木射线细胞占木材体积的5%-10%，壁薄而腔大，长度小，呈长方形，沿径向排列，在木质部称为木射线，在韧皮部称为韧皮射线；木射线薄壁细胞：内含树脂。木射线管胞木射线薄壁细胞第72页，共128页，2023年，2月20日，星期一

树木生长过程中，射线细胞通过纹孔与其它细胞相通，起着横向流通及储存营养的作用；在蒸煮中，木射线有利于药液的扩散。针叶木的射线细胞体积甚小、长度极短，无制浆造纸价值（洗涤时流失），量少，不会对纸浆的质量产生不良影响。

木薄壁组织的作用及与制浆造纸的关系第73页，共128页，2023年，2月20日，星期一

3、树脂道（内含树脂）树脂道是部分针叶木材独有的特征，是由若干个分泌细胞所围绕成形的一种胞间道，它不是一个细胞，也不是一个组织，而是细胞间隙，中间充满树脂，故称树脂道。分为轴向（纵向树脂道）和径向（横向树脂道）。径向树脂道分布在一些木射线内,形状较小。树脂道与制浆造纸的关系

由于树脂道内含树脂，所以制浆中会消耗化学药品，还会引起树脂障碍。第74页，共128页，2023年，2月20日，星期一

具有正常树脂道的针叶材有松属、落叶松属、云杉属、油杉属和银杉属等；杉木、冷杉、柏木等则没有树脂道。第75页，共128页，2023年，2月20日，星期一第76页，共128页，2023年，2月20日，星期一四、阔叶材的生物结构、细胞类型、含量及形态

阔叶材中细胞的种类较多，包括木纤维、管胞、导管、木射线和薄壁细胞。横切面：1、导管2、木纤维（成四边形或多边形）

3、木射线薄壁细胞4、木薄壁细胞径切面：1、木纤维侧壁及其上单纹孔。

2、导管及其上的具缘纹孔。

3、宽带状的木射线。弦切面：1、木纤维及导管的侧壁。

2、纺锤状的木射线细胞。

第77页，共128页，2023年，2月20日，星期一第78页，共128页，2023年，2月20日，星期一1、木纤维Ⅰ、即纤维细胞，是阔叶材的最主要细胞和支持组织。Ⅱ、木纤维长：1mm左右宽：20μm；由于其长度短，直径小，因此阔叶木浆不适于单独抄造高强度纸张。Ⅲ、、阔叶材中的纤维细胞含量低：60％－80％。因此其制浆造纸价值不如针叶材。第79页，共128页，2023年，2月20日，星期一

阔叶材中的管胞数量少，形态与针叶木管胞相似。2、管胞3、导管

导管是阔叶材中的水分输导组织，是由直径很大的管状细胞的端壁相连接而成。形态：鼓状、圆柱状、纺锤状等。第80页，共128页，2023年，2月20日，星期一导管细胞的类型

根据导管细胞壁增厚情况的不同，可分为：环状导管螺旋导管梯形导管网状导管纹孔导管第81页，共128页，2023年，2月20日，星期一导管与制浆造纸的关系

导管在阔叶材中是杂细胞,其大小及分布影响制浆过程中药液的扩散；有时对纸页的表面性质有不良影响；导管中常含有侵填体、晶体二氧化硅、钙盐等。侵填体多的木材，对溶液的浸透性减弱。第82页，共128页，2023年，2月20日，星期一4、薄壁细胞

识别阔叶材的重要特征的方法之一是：阔叶材木薄壁组织发达，在横切面上呈现各种类型分布，颜色比周围的基本组织浅。

没有木射线管胞，全部由木射线薄壁细胞构成。第83页，共128页，2023年，2月20日，星期一项目针叶材阔叶材年轮除热带外，多数地区中年轮界线明显除环孔材和部分半孔材外，不明显细胞类型细胞种类少，管胞占90％～95％，此外仅有少量木射线，结构简单细胞种类多，木纤维含量低，有导管、木射线及纵向薄壁细胞，还有少量的管胞，结构复杂木射线特点一般为单列，且为同型木射线部分为单列，多数为双列甚至多列，有同型射线和异型射线纤维形态及纹孔较粗且长，纹孔明显又短又细，多数纤维的纹孔不明显树脂道部分针叶材中有树脂道无树脂道纤维排列规则性横切面中纤维排列规则性强，木材结构较均匀受导管影响，纤维排列规则性不如针叶材，且不同材种的规则性差别甚大五、针叶木与阔叶木生物结构的区别第84页，共128页，2023年，2月20日，星期一第四节非木材纤维原料的生物

结构及细胞形态第85页，共128页，2023年，2月20日，星期一

禾本科原料分为620多个属，至少10000多种，中国约有190多属。生物结构、纤维形态、化学组成等方面都具有与木材原料显著不同的特点，了解这些特点是发展我国制浆造纸工业所必备的。

以禾本科纤维原料为例说明，其他如麻类、叶部、棉纤维原料为了解内容。第86页，共128页，2023年，2月20日，星期一1、禾杆的构造

由节部和节间部构成第87页，共128页，2023年，2月20日，星期一

（1）表皮层

由表皮细胞及皮下纤维层构成。皮下纤维层是禾本科原料的造纸纤维的重要来源。

纤维特点：纤维直径甚小，长度短。禾秆的组织第88页，共128页，2023年，2月20日，星期一

（2）维管束（bundlesheath）

维管束散生在基本组织中。由外围的纤维及中央存在的导管、筛管和伴胞组成。靠外周的维管束较小，但维管束分布的密度大；靠内方，维管束较大，但分布的密度降低。

围绕在每个维管束四周的纤维层称为维管束鞘，维管束鞘是禾本科纤维的另一个来源。

第89页，共128页，2023年，2月20日，星期一第90页，共128页，2023年，2月20日，星期一第91页，共128页，2023年，2月20日，星期一

（3）薄壁组织（groundtissue）

薄壁组织：薄壁细胞组成

薄壁细胞长度极短，粘结、交织能力很差，大量的薄壁细胞对制浆造纸生产及产品质量、废液回收等方面均有不良影响。－－缺点

可通过备料及纸浆的筛选，降低浆中薄壁细胞的含量，可改善草浆质量。

蔗渣通过两段除髓，使除髓率达到30％左右，可使成纸的强度及形态的稳定性获得显著改善。第92页，共128页，2023年，2月20日，星期一

禾秆的横切面构造

禾秆的结构可分为两种类型：（1）维管束是分散的，如甘蔗、芒秆、玉米、高梁等。（2）维管束成两轮排列，茎中央中空成髓腔，如小麦、芦苇、水稻、毛竹等。第93页，共128页，2023年，2月20日，星期一2、禾杆的细胞组成、形态（1）纤维细胞

禾本科原料含纤维低：40～70％（面积法）

竹子纤维含量较高，杂细胞含量较低。

玉米秆、高梁秆纤维含量很低，杂细胞含量很高。

纤维特点：短，一般小于2mm，竹子除外

细，一般小于20µm，部分甘蔗除外因此一般草类原料的制浆造纸价值比不上木材原料。第94页，共128页，2023年，2月20日，星期一（2）薄壁细胞(parenchyma)

又称基本组织，是禾本科原料中除纤维细胞以外的另一类主要细胞。在植物生长过程中起着储存营养的作用。稻草中薄壁细胞的含量高达46%。杆状、长方形、正方形、

薄壁细胞含量高，是禾本科原料的一大缺点。第95页，共128页，2023年，2月20日，星期一第96页，共128页，2023年，2月20日，星期一黄竹细胞全态第97页，共128页，2023年，2月20日，星期一薄壁细胞特点及与制浆造纸的关系薄壁细胞大而壁薄，吸水量为自身质量的15倍，故蒸煮时液比需大。薄壁细胞的长度短，不单会给洗浆及抄纸等操作带来麻烦，而且会影响成纸的强度和形态稳定性。原料的薄壁细胞含量越高，制浆造纸价值就越低。第98页，共128页，2023年，2月20日，星期一（3）导管（vessel)1）是植株的输导组织，吸收土壤中的水分和营养输送给植株。2）禾本科原料的导管细胞含量高，直径比纤维细胞大的多。3）导管形式有：原生导管：环状、螺纹状

后生导管：梯形、网纹状第99页，共128页，2023年，2月20日，星期一（4）表皮细胞作用：保护植株的内部器官。

由长细胞和短细胞组成。长细胞的端面多呈锯齿形以提高细胞间的结合强度。短细胞是由硅细胞和栓质细胞组成的。碱法制浆：硅细胞被碱溶解，增加废液中的硅酸钠含量，形成“硅干扰”。酸法制浆：表皮细胞成片存在于纸浆中，引起纸病。

第100页，共128页，2023年，2月20日，星期一第101页，共128页，2023年，2月20日，星期一（5）筛管、伴胞

1）筛管、伴胞分子来自同一个母细胞，每个筛管分子有一个或几个伴胞。

2）直径小，壁上有通孔或纹孔，作用是将植物光合作用的产物自上而下输送到植株中各有关部位中去。

筛管伴胞强度差，材料在干燥过程中就被破坏。第102页，共128页，2023年，2月20日，星期一（6）石细胞

呈球形、椭圆形或多角形。胞壁极度增厚，常木质化、栓质化或角质化。石细胞分布于多种植物的茎、叶、果实和种子中。主要存在于竹子中。杂细胞：禾本科原料的导管、薄壁细胞、表皮细胞、石细胞统称杂细胞。第103页，共128页，2023年，2月20日，星期一第104页，共128页，2023年，2月20日，星期一多数杂细胞由于腔大、壁薄、长度短，制浆时会吸收大量蒸煮药液；洗浆时会堵塞洗浆机洗鼓的网孔，降低洗涤能力；成纸强度低；表皮细胞在碱法制浆中会增加废液的硅含量，在酸法制浆中则成片状存在、增加纸病。原料的杂细胞含量越高，其制浆造纸价值就越低。制浆造纸价值：棉花及麻类＞针叶材原料＞阔叶材原料＞禾本科原料。

杂细胞对制浆造纸的影响第105页，共128页，2023年，2月20日，星期一我国常用的草类纤维形态特征1）结构疏松，易制浆；2）草节中木素含量高，密度大，不易成浆，备料时要除去草节；3）杂细胞含量高，草浆质量差；4）纤维短小，成纸匀度高。麦草第106页，共128页，2023年，2月20日，星期一蔗渣特点：具有蔗髓，对液体吸收能力强，存在于纸浆中影响纸的强度。所以蔗渣备料要进行除髓。蔗渣半纤维素含量较高，打浆易于水化，抄出的纸浆透明度高。第107页，共128页，2023年，2月20日，星期一芦苇“去苇膜，除纸病”芦苇备料时应设法除去苇膜。第108页，共128页，2023年，2月20日，星期一稻草纤维短而细。杂细胞含量高，是稻草的突出特征，因此稻草浆滤水性差质量不好。稻草茎杆壁薄，结构疏松，且木素含量少，药液易于浸透，易蒸煮、易漂白。一般用于生产半化学浆，抄造黄板纸、箱板纸。第109页，共128页，2023年，2月20日，星期一竹子竹子结构坚硬、致密，石细胞含量高；蒸煮时装锅量大；木素含量接近于木材，蒸煮时温度要高一些，压力要大一些。竹纤维细而柔软，可抄造各种文化用纸、书写用纸，并能与木浆配比生产水泥袋纸和其它工业用纸。第110页，共128页，2023年，2月20日，星期一第五节纤维形态参数及其

与纸浆（张）性质的关系第111页，共128页，2023年，2月20日，星期一纤维形态包括纤维的长度、宽度、壁厚、腔径等基本形态指标外，还包括长宽比、壁腔比以及纤维的粗度等。第112页，共128页，2023年，2月20日，星期一

长宽比大的纤维，成纸时单位面积中纤维之间相互交织的次数多，纤维分布细密，成纸强度高，特别是撕裂度、裂断长、耐折度等强度指标。长宽比<45，造纸价值低长宽比＝纤维长度纤维宽度1、长度、宽度、长宽比第113页，共128页，2023年，2月20日，星期一

壁腔比＝细胞壁厚度/细胞腔直径＝2×细胞单壁厚度/细胞腔直径

壁腔比小，纤维柔软性好，成纸时纤维间结合力强，成纸强度高；反之则纤维挺硬，结合力差，成纸强度低。2、壁腔比W/2dW/2第114页，共128页，2023年，2月20日，星期一

壁腔比<1很好原料壁腔比=1好原料壁腔比>1劣等原料

壁腔比太小，纤维本身的强度太差，成纸强度不高；壁腔比大的纸浆纤维，可通过打浆使纤维分丝，提高纤维成纸结合力，改善纸页的紧度和强度。纤维的壁腔比对纸页强度性质的影响第115页，共128页，2023年，2月20日，星期一

纤维粗度指每100m长的绝干纤维的质量（mg），用decigrex（dg）表示。纤维粗度大于30dg的纸浆，造纸的纸页较粗糙，平滑度低；小于10dg